アルギナーゼはNO合成を抑制するか?-非肝型アルギナーゼの生物学的意義の解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09770099
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 後藤 知己 熊本大学, 医学部, 助手 (20264286)
• Keywords: 一酸化窒素 / 一酸化窒素合成酵素 / アルギナーゼ / アルギニン / リポポリサッカライド / マクロファージ

Research Abstract

一酸化窒素(NO)は種々の生理的、病理的機能を持つことが知られている多機能分子である。病理的には殺腫瘍や殺細菌因子として働いているが、大量に合成された場合には生体自身に有害な作用を示し、エンドトキシンショックの原因となる。また、細胞レベルではアポトーシスを生じる。そこで、過剰のNO産生を抑制する何らかの機構の存在が推定される。NOはNO合成酵素(NOS)の作用でアルギニンを基質として合成されるが、アルギニンはアルギナーゼの基質でもある。そのため、両酵素が同一の細胞に発現すると基質を競合し、NO産生が抑制される可能性が考えられる。我々は既に大腸菌LPSで刺激したラットの肺や腹腔マクロファージにおいて、誘導型NOS(iNOS)と共にI型・(肝型)アルギナーゼが共誘導されることを明らかにしている。そこで今回、最近我々が遺伝子を単離したII型(非肝型)アルギナーゼの生理的機能の解析を行うと共に、iNOSとアルギナーゼの共誘導がNO産生の抑制に実際働きうるかを培養細胞を用いて検討した。
ラットにおいてII型アルギナーゼは腎臓の近位直尿細管および小腸上皮において局在を認めた。LPSのラット腹腔内投与では、腎臓においてiNOSの誘導にやや遅れてII型アルギ"ナーゼの誘導を認めた。次に、マウスマクロファージ系培養細胞であるRAW細胞を用いて、アルギナーゼの共誘導がiNOSによるNO産生を抑制するかを検討した。RAW細胞をLPSとIFNγで刺激するとiNOSが誘導され大量のNO産生が認められた。ところが、この時さらにデキサメサゾンとcAMPを加えると、II型アルギナーゼが共誘導され、iNOSの誘導も増強したがNO産土は著しく抑制された。培養液中に過剰のアルギニンを加えると、このNO産生の抑制は認められなくなったことから、細胞内でiNOSとアルギナーゼとで基質であるアルギニンの競合が起き、NO産生が抑制されたものと考えられた。.

Research Products

• [Publications] Gotoh,T.,et al.: "Chromosomal lovalization of the human arginase II gene and tissue distrubution of its mRNA" Biochem.Biophys.Res.Commun.233. 487-491 (1997)
• [Publications] Louis.C.A.,et al.: "Distinct arginase isoforms ecpressed in primary and transformed macrophages:regulation by oxygen tension" Am.J.Physiol.274. R775-R782 (1998)
• [Publications] Mori,M.,et al.: "REVIEW:Regulatoin of the urea cycle enzyme genes in nitric oxide syn thesis" J.Inher.Metab.Dis.,(Suppl.1). 21. 59-71 (1998)
• [Publications] Miyanaka,K.,et al.: "Immunohistochemical localization of arginase II and other enzymes of arginine metabolism in rat kidney and liver" Histochem.J.30. 741-751 (1998)
• [Publications] Gotoh,T.,et al.: "Arginase II downregulates nitric oxide(NO)production and prevents NO-mediated apoptosis in murine macrophage-derived RAW 264.7 cells" J.Cell Biol.144. 427-434 (1999)